Опыт инструментальной оценки накопленных доз внешнего облучения с использованием метода ретроспективной люминесцентной дозиметрии по единичным микрокристаллам кварца из кварцсодержащих образцов, отобранных в префектуре Фукусима, Япония

DOI: 10.21870/0131-3878-2018-27-3-79-90

Степаненко В.Ф.¹, Эндо С.², Каприн А.Д.³, Иванов С.А.¹, Каджимото Т.², Танака К.², Колыженков Т.В.¹, Петухов А.Д.¹, Ахмедова У.А.¹, Богачёва В.В.¹, Коротков В.А.¹, Хоши М.²

«Радиация и риск». 2018. Том 27. № 3, с.79-90

Сведения об авторах

Степаненко В.Ф.¹ – зав. лаб., д.б.н., проф. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск. Контакты: 249036, Калужская обл., Обнинск, ул. Королёва, 4. Тел.: (484) 399-70-02; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. . Иванов С.А.¹ – директор, д.м.н., проф. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск.
Колыженков Т.В.¹ – с.н.с., к.б.н. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск.
Петухов А.Д.¹ – м.н.с. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск.
Ахмедова У.А.¹ – м.н.с. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск.
Богачёва В.В.¹ – м.н.с. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск.
Коротков В.А.¹ – и.о. зав. отд., в.н.с. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск.
Эндо С.² – зав. отд., Ph.D., проф. Хиросимский Университет, Хиросима, Япония.
Каджимото Т.² – зав. отд., Ph.D., проф. Хиросимский Университет, Хиросима, Япония.
Танака К.² – Ph.D. Хиросимский Университет, Хиросима, Япония.
Хоши М.² – Ph.D., проф. Хиросимский Университет, Хиросима, Япония.
Каприн А.Д.³ – ген. директор, акад. РАН, д.м.н., проф. ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск.

Аннотация

Измерение накопленных доз внешнего облучения в образцах, отобранных в районах радиационных выпадений в результате аварии на АЭС Фукусима-1, проводилось с использованием оптико-стимулированной люминесцентной дозиметрии. Кварцсодержащие образцы (кирпичи зданий) были отобраны в нескольких районах, прилегающих к АЭС (город Минами-сома и населённый пункт Иитате) в марте 2014 г. Для исключения влияния присутствующих в образцах микрочастиц биотита, не обладающего дозиметрическими свойствами, люминесцентная ретроспективная дозиметрия осуществлялась по единичным микрокристаллам кварца. При изучении зависимости измеренных величин накопленных доз от глубины исследования кварцсодержащих образцов было установлено, что на глубине 5-20 мм от внешней поверхности накопленные дозы (после вычета фоновой дозы) для образца из города Минами-сома составили 25±6 и 73±18 мГр для образца из населённого пункта Иитате, при этом на глубине 3-5 мм накопленные дозы были существенно больше по величине и равны 50 и 140 мГр соответственно. Внешние слои образцов с толщиной до 2,9 мм были исключены из анализа для того, чтобы избежать неконтролируемого снижения дозиметрического сигнала за счёт внешнего светового воздействия на кристаллы кварца. Было сделано пред-положение, что анализ профилей в тонких слоях кирпичей может быть полезным для изучения вклада дозы от бета-частиц в общую дозу от суммарного гамма-бета-излучения. Между тем, накопленные дозы от гамма-облучения на глубине 3-5 мм должны быть существенно меньше по своей величине по сравнению с измеренными, так как на этой глубине отсутствует эффект электронного равновесия для гамма-квантов высокой энергии. Был сделан вывод, что повышенные измеренные накопленные дозы на глубинах 3-5 мм могут быть обусловлены внешним облучением бета-частицами загрязнённой почвы и/или дополнительным вкладом квантового излучения с малой энергией. Данный вывод важен для интерпретации возможных биологических эффектов при облучении, например, кожи и глаз человека, а также всей окружающей биоты короткопробежным излучением при крупномасштабных радиологических авариях на АЭС. Представлены первые результаты исследования, дальнейшая работа продолжается.

Ключевые слова
Радиологические аварии, люминесцентная ретроспективная дозиметрия, оптико-стимулированная дозиметрия, кварцсодержащие образцы, единичные микрокристаллы кварца, авария на АЭС Фукусима-1, префектура Фукусима, населённый пункт Минами-сома, населённый пункт Иитате, накопленная доза внешнего облучения, образцы кирпичей, гамма-излучение, бета-излучение, профиль накопленной аварийной дозы внешнего излучения по глубине в образце, вклад в накопленную дозу от короткопробежного излучения.

Список цитируемой литературы

1. Endo S., Tanaka K., Kajimoto T., Thanh N.T., Otaki J.M., Imanaka T. Estimation of γ-ray dose in air and soil from Fukushima Daiichi Power Plant accident //J. Radiat. Res. 2014. V. 55, N 3. P. 476-483.

2. Endo S., Kajimoto T., Tanaka K., Thanh N.T., Hayashi G., Imanaka T. Mapping of cumulative γ-ray dose on ground surface around Fukushima area //J. Radiat. Res. 2015. V. 56, Suppl. 1. P. 48-55.

3. Tsujimura N., Yoshida T. Beta dose rate measurements with an end-window GM survey meter in environments contaminated by the Fukushima Daiichi nuclear accident //Prog. Nucl. Sci. Technol. 2014. V. 4. P. 85-89.

4. Endo S., Kimura S., Takatsuji T., Nanasawa K., Imanaka T., Shizuma K. Measurement of soil contamination by radionuclides due to Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident and associated cumulative external dose estimation //J. Environ. Radioact. 2012. V. 111. P. 18-27.

5. Saito K., Tanihata I., Fujiwara M., Saito T., Shimoura S., Otsuka T., Onda Y., Hoshi M., Ikeuchi Y., Takahashi F., Kinouchi N., Saegusa J., Seki A., Takemiya H., Shibata T. Detailed deposition density maps constructed by large-scale soil sampling for gamma-ray emitting radioactive nuclides from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident //J. Environ. Radioact. 2015. V. 139. P. 308-319.

6. Bailiff I.K., Stepanenko V.F., Göksu H.Y., Bøtter-Jensen L., Brodski L., Chumak V., Correcher V., Delgado A., Golikov V., Jungner H., Khamidova L.G., Kolizshenkov T.V., Likhtarev I., Meckbach R., Petrov S.A., Sholom S. Comparison of retrospective liminescnence dosimetry with computational modeling in two highly contaminated settlements downwind of the Chernobyl NPP //Health Phys. 2004. V. 86, N 1. P. 25-41.

7. Bailiff I.K., Stepanenko V.F., Göksu H.Y., Jungner H., Balmukhanov S.B., Balmukhanov T.S., Khamidova L.G., Kisilev V.I., Kolyado I.B., Kolizshenkov T.V., Shoikhet Y.N., Tsyb A.F. The application of retrospective luminescence dosimetry in areas affected by fallout from the Semipalatinsk nuclear test site: an evaluation of potential //Health Phys. 2004. V. 87, N 6. P. 625-641.

8. Bailiff I.K., Stepanenko V.F., Göksu H.Y., Bøtter-Jensen L., Correcher V., Delgado A., Jungner H., Khamidova L.G., Kolizshenkov T.V., Meckbach R., Petin D.V., Orlov M.Y., Petrov S.A. Retrospective luminescence dosimetry: development of approaches to application in populated areas downwind of the Chernobyl NPP //Health Phys. 2005. V. 89, N 3. P. 233-246.

9. Imanaka T., Endo S., Sugai M., Ozawa S., Shizuma K., Yamamoto M. Early radiation survey of the Iitate Village, which was heavily contaminated by the Fukushima Daiichi accident, conducted on 28 and 29 March 2011 //Health Phys. 2012. V. 102, N 6. P. 680-686.

10. Ogino H., Ichiji T., Hattori T. Verification of screening level for decontamination implemented after Fuku-shima nuclear accident //Radiat. Prot. Dosimetry. 2012. V. 151, N 1. P. 36-42.

11. Adalja A.A., Toner E.S., Cicero A., Fitzgerald J., Inglesby T.V. Radiation at Fukushima: basic issues and concepts //Clinicians' Biosecurity News. 2011. V. 1. P. 3-5.

12. Ohba T., Hasegawa A., Kohayagawa Y., Kondo H., Suzuki G. Body surface contamination levels of residents under different evacuation scenarios after the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident //Health Phys. 2017. V. 113, N 3. P. 175-182.

13. Mclaughlin P.D., Jones B., Maher M.M. An update on radioactive release and exposures after the Fukushima Daiichi nuclear disaster //Br. J. Radiol. 2012. V. 85, N 1017. P. 1222-1225.

14. Endo S., Fujii K., Kajimoto T., Tanaka K., Stepanenko V., Kolyzhenkov T., Petukhov A., Akhmedova U., Bogacheva V. Comparison of calculated beta- and gamma-ray doses after the Fukushima accident with data from single-grain luminescence retrospective dosimetry of quartz inclusions in a brick sample //J. Radiat. Res. 2018. V. 59, N 3. P. 286-290.

15. Каприн А.Д., Галкин В.Н., Жаворонков Л.П., Иванов В.К., Иванов С.А., Романко Ю.С. Синтез фундаментальных и прикладных исследований – основа обеспечения высокого уровня научных резуль-татов и внедрения их в медицинскую практику //Радиация и риск. 2017. Т. 26, № 2. С. 26-40.

Полная версия статьи